邱培剛

1 前言

據(jù)2011年12月《中國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r調(diào)查報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，中國手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到3.56億，其中智能手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到1.9億，占比53.4%。但手機(jī)網(wǎng)民對于無線網(wǎng)絡(luò)流量的需求不足，平均無線流量包月套餐僅為73.53MB。同時(shí)，盡管WLAN已成為主流手機(jī)的標(biāo)配功能，但目前整體手機(jī)網(wǎng)民中WLAN使用率仍然偏低，僅有7.6%的手機(jī)網(wǎng)民在過去半年內(nèi)經(jīng)常使用WLAN上網(wǎng)，即使在智能手機(jī)網(wǎng)民中WLAN使用率也僅為14.8%。

筆者認(rèn)為，限制智能手機(jī)用戶使用瀏覽、下載、微博、位置應(yīng)用類服務(wù)等“吃流量”的應(yīng)用，最主要的原因就是手機(jī)上網(wǎng)費(fèi)用高。大部分用戶對手機(jī)流量價(jià)格較敏感，而目前國內(nèi)三家電信運(yùn)營商對于手機(jī)上網(wǎng)采用的都是流量計(jì)費(fèi)，一方面造成普通用戶因?yàn)閾?dān)心高額流量費(fèi)而限制了移動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)（特別是3G）的應(yīng)用；另一方面造成移動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)用市場的發(fā)展緩慢，制約了運(yùn)營商通過服務(wù)提供商分成等后向收費(fèi)機(jī)制的形成。而如果完全放開流量計(jì)費(fèi)的限制，采用包時(shí)段或包月計(jì)費(fèi)，集中突發(fā)的流量、潮汐效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致大量用戶集中搶占無線信道及核心網(wǎng)分組域傳輸通道資源，iPhone、Android、Blackberry等高端3G手機(jī)及3G高速上網(wǎng)卡對移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的要求就難以滿足，客戶感知就會(huì)大大下降，也會(huì)給運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維造成極大的壓力。

那么，有沒有兩全其美的解決方案，使得用戶能以較低的流量費(fèi)用移動(dòng)上網(wǎng)，同時(shí)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)投資、建設(shè)、維護(hù)壓力又不大呢？有，那就是WLAN與3G的融合發(fā)展。從技術(shù)上看，WLAN主要定位于室內(nèi)或小范圍內(nèi)的熱點(diǎn)覆蓋，提供寬帶無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；而3G業(yè)務(wù)在覆蓋范圍和移動(dòng)性方面有很大優(yōu)勢。從覆蓋范圍、傳輸速率、業(yè)務(wù)類別、發(fā)展方向等方面綜合分析，3G與WLAN的融合發(fā)展可以達(dá)到數(shù)據(jù)速率和覆蓋范圍互為補(bǔ)充的效果。因此，筆者認(rèn)為運(yùn)營商應(yīng)大力發(fā)展熱點(diǎn)地區(qū)的WLAN業(yè)務(wù)，積極促進(jìn)3G與WLAN的快速融合發(fā)展。

2 WLAN與3G融合發(fā)展的優(yōu)勢

WLAN與3G融合發(fā)展，能夠使用戶通過簡便易用、經(jīng)濟(jì)高效的方式，獲得更多信息和娛樂服務(wù)，并能一直保持最佳的連接狀態(tài)；也可促進(jìn)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及市場的良性發(fā)展，并為運(yùn)營商創(chuàng)造多種優(yōu)勢。

2.1有利于增加業(yè)務(wù)附加值及用戶粘性

從未來中國3G市場來看，語音業(yè)務(wù)帶來的ARPU值必然呈現(xiàn)下降的趨勢。因此，提供更多的數(shù)據(jù)多媒體業(yè)務(wù)，有利于移動(dòng)運(yùn)營商提高業(yè)務(wù)附加值、用戶忠誠度與網(wǎng)絡(luò)利用率。3G的客戶群和WLAN的客戶群具有非常強(qiáng)的同質(zhì)性，都大量使用移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。如果一個(gè)運(yùn)營商能夠向客戶同時(shí)提供這兩種業(yè)務(wù)，而又實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一收費(fèi)，必將提升用戶的體驗(yàn)，增加用戶粘性，帶動(dòng)ARPU值提高。

2.2有利于加速技術(shù)發(fā)展、優(yōu)勢互補(bǔ)

對于移動(dòng)運(yùn)營商來說，將3G和WLAN有機(jī)地結(jié)合起來，可充分利用3G網(wǎng)絡(luò)的廣泛覆蓋能力，彌補(bǔ)WLAN覆蓋范圍小的不足；在熱點(diǎn)地區(qū)則利用WLAN的高數(shù)據(jù)傳輸率，減小對移動(dòng)分組域的壓力，保證用戶與網(wǎng)絡(luò)連接不間斷。

同時(shí)，由于WLAN是由局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展而來的，并沒有完整的鑒權(quán)計(jì)費(fèi)機(jī)制；因此，對于移動(dòng)運(yùn)營商來說，可以充分利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證計(jì)費(fèi)體制，通過WLAN提供靈活廣泛的接入服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)3G和WLAN優(yōu)勢互補(bǔ)、協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.3有利于降低建設(shè)投入、減少運(yùn)維成本

3G與WLAN的融合將有利于節(jié)省運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)資源和建設(shè)投資。WLAN的優(yōu)勢之一在于其網(wǎng)絡(luò)造價(jià)低廉，而3G設(shè)備的投資相對較大。因此在移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)集中需求較大的區(qū)域，慢速移動(dòng)條件下的大流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過WLAN網(wǎng)絡(luò)獲得服務(wù)，可以有效地節(jié)省3G網(wǎng)絡(luò)資源，減小核心網(wǎng)的擴(kuò)容壓力。3G與WLAN的融合還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，特別是與無線系統(tǒng)室內(nèi)覆蓋共建共享，并可以發(fā)揮其有線網(wǎng)絡(luò)的競爭優(yōu)勢，達(dá)到投資利益最大化的目標(biāo)。另外，多網(wǎng)綜合運(yùn)營也降低運(yùn)營維護(hù)人力需求，節(jié)省了運(yùn)營維護(hù)的成本。如有些運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)了用WLAN回傳移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)的有效投資、綜合運(yùn)維。

3 3G與WLAN融合的近期發(fā)展階段

筆者認(rèn)為3G與WLAN可分為近期和遠(yuǎn)期兩個(gè)階段、五個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)融合與發(fā)展。

3.1第一步：認(rèn)證頁面推送方式

目前，三家電信運(yùn)營商都已在商業(yè)熱點(diǎn)建設(shè)了大量的公共WLAN，采取包月或試用方式，運(yùn)營商的WLAN一般采用DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動(dòng)態(tài)主機(jī)設(shè)置協(xié)議）加Portal（門戶網(wǎng)站）的方式，即用戶通過Web瀏覽器發(fā)起Internet訪問請求后，接入控制器可以將該請求強(qiáng)制到Portal服務(wù)器，Portal服務(wù)器向用戶推送符合要求的認(rèn)證頁面。用戶輸入用戶名、密碼后，發(fā)起認(rèn)證請求。Portal服務(wù)器接收用戶認(rèn)證請求信息后，向AC（接入控制器）及認(rèn)證服務(wù)器發(fā)起用戶認(rèn)證過程，WLAN用戶認(rèn)證成功后，由Portal服務(wù)器向用戶推送門戶網(wǎng)站頁面。用戶上網(wǎng)結(jié)束后，可以使用 Portal功能通知接入控制器用戶下線；當(dāng)接入控制器偵測到用戶下線或者主動(dòng)切斷用戶連接時(shí)，也能告知Portal服務(wù)器。

圖1中，3G和WLAN間無實(shí)質(zhì)性相互工作性能，僅對客戶管理系統(tǒng)和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)稍加修改，使得客戶使用同一套客戶服務(wù)和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，計(jì)費(fèi)時(shí)統(tǒng)一把WLAN的費(fèi)用記在3G賬戶，用戶得到一個(gè)話單。目前，國內(nèi)三大運(yùn)營商都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這種方式，用戶感知并不好，每次都要點(diǎn)擊多次才能完成上網(wǎng)過程；如果在移動(dòng)中或WLAN信號不穩(wěn)定，將會(huì)造成反復(fù)下線，大大影響用戶使用的便利性。

3.2第二步：客戶端認(rèn)證方式

目前中國移動(dòng)等已經(jīng)在智能手機(jī)上推廣使用WLAN客戶端的方式（見圖2），無需通過瀏覽器訪問門戶登錄頁面進(jìn)行復(fù)雜的操作，只需簡單點(diǎn)擊“自動(dòng)登錄”按鈕，手機(jī)客戶端軟件會(huì)自動(dòng)判斷運(yùn)營商WLAN開通狀態(tài)及客戶信息，并協(xié)助智能登錄，簡便快捷；同時(shí)還支持登錄成功后實(shí)時(shí)查詢WLAN套餐剩余信息、流量觸發(fā)和熱點(diǎn)自啟動(dòng)、查詢熱點(diǎn)地區(qū)等功能。

這種方式中組網(wǎng)并沒太大變化，在客戶端用戶/口令認(rèn)證方式中，AAA（Authentication Authorization Accounting，身份驗(yàn)證、授權(quán)和統(tǒng)計(jì)）服務(wù)器接受來自AC的用戶認(rèn)證服務(wù)請求，對WLAN用戶進(jìn)行認(rèn)證，并將認(rèn)證結(jié)果通知AC，從而通過手機(jī)終端的客戶端軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連接等。同時(shí)，客戶端可以結(jié)合移動(dòng)流量管控，使用話單/時(shí)長統(tǒng)計(jì)、流量查詢、門戶及應(yīng)用推送、業(yè)務(wù)辦理等更多的應(yīng)用。

3.3第三步：SIM卡認(rèn)證方式

這一方式中，用戶將通過SIM卡的信息自動(dòng)實(shí)現(xiàn)登錄，且能實(shí)現(xiàn)WLAN與3G數(shù)據(jù)應(yīng)用的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。在第二步，用戶雖然可以通過客戶端實(shí)現(xiàn)自動(dòng)登錄，但還是存在安裝客戶端及手機(jī)型號和版本的匹配等問題。第三步中網(wǎng)絡(luò)改造并不大，WLAN用戶與3G網(wǎng)絡(luò)的互通僅在AAA信令的交互方面需要與3G網(wǎng)絡(luò)共同完成，通過3G網(wǎng)絡(luò)使用的加密算法來獲得更安全可靠的用戶信息保護(hù)，并進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)費(fèi)。在用戶數(shù)據(jù)傳輸方面各自通過原有WLAN網(wǎng)絡(luò)接入Internet。在3G與WLAN網(wǎng)絡(luò)之間只需使用AAA服務(wù)器來完成所有的AAA信令交互。在業(yè)務(wù)層面，沒有對WLAN用戶提出更高要求。在一個(gè)WLAN中的3G用戶的AAA需要由所在的3G網(wǎng)絡(luò)完成。認(rèn)證通過后，WLAN用戶設(shè)備通過WLAN原網(wǎng)絡(luò)連入Internet，而3G用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)路由則通過原有的3G核心網(wǎng)完成分組交換。

該方式需新增一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備——3G AAA代理服務(wù)器，它是專門為3G與WLAN互通而設(shè)置的。3G AAA代理服務(wù)器終結(jié)所有從WLAN傳來的信息，同時(shí)它還與其他3G設(shè)備進(jìn)行交互，如歸屬用戶服務(wù)器（HSS）、歸屬位置寄存器（HLR）、計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)、呼叫控制功能和計(jì)費(fèi)營帳等。HSS和HLR是本地注冊用戶信息的數(shù)據(jù)庫，3G AAA代理服務(wù)器用來查詢已注冊了這種互通服務(wù)的WLAN用戶信息。該方案中普遍采用基于IEEE 802.1x的認(rèn)證流程。EAP-AKA（Extensible Authentication Protocol-Authentication and Key Agreement，擴(kuò)展鑒權(quán)協(xié)議-鑒權(quán)和密鑰協(xié)商）是3G與WLAN互連的認(rèn)證和密鑰分配協(xié)議，是保證其安全的基礎(chǔ)。

目前芬蘭和英國的部分電信運(yùn)營商已經(jīng)逐步在歐洲提供了SIM卡認(rèn)證的無線因特網(wǎng)接入業(yè)務(wù)。用戶通過SIM卡作為接入鑒權(quán)手段，可以在GPRS廣域覆蓋和WLAN熱點(diǎn)覆蓋之間切換，所有的費(fèi)用將匯總到電話賬單中，從而為最終用戶帶來極大的便利。中國移動(dòng)也開始向高端客戶提供類似的組合服務(wù)，這些最終都將提高用戶的整體滿意度。

4 3G與WLAN融合的遠(yuǎn)期發(fā)展階段

市場的需求帶動(dòng)了技術(shù)的發(fā)展，多個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織先后展開了3G與WLAN融合的研究。3GPP組織早在2002年就發(fā)表了3G與WLAN融合的可行性研究報(bào)告，開始了3G與WLAN融合的研究之路。3GPP在R6中將3G系統(tǒng)和WLAN的互通問題作為一項(xiàng)單獨(dú)的工作項(xiàng)進(jìn)行研究并制訂標(biāo)準(zhǔn)，主要目的是為了讓3G將WLAN作為其整體業(yè)務(wù)的一個(gè)重要部分提供給蜂窩簽約用戶，其研究方向主要包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、功能、需求等方面。這些國際標(biāo)準(zhǔn)化組織也提出WLAN與3G融合的后續(xù)規(guī)劃，因此，未來階段實(shí)現(xiàn)兩者在PS（Packet Switch，分組交換）域和CS（Circuit Switch，電路交換）域的無縫切換成為發(fā)展趨勢。

4.1第四步：PS域無縫切換

第四步的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)3G和WLAN的業(yè)務(wù)自由切換。比如，一個(gè)在3G上開始的WAP會(huì)議在移到WLAN上后應(yīng)當(dāng)能夠繼續(xù)這次會(huì)議，反過來也一樣，即能夠保持會(huì)話不間斷。

如圖4所示，由于涉及到在WLAN環(huán)境下獲得3G網(wǎng)絡(luò)中的分組交換服務(wù)，所以除AAA服務(wù)器外，還增加了PDG（Packet Data Gateway，分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)）和WAG（Wireless Access Gateway，無線接入網(wǎng)關(guān)）等設(shè)備，從而可在兩個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)之間傳輸數(shù)據(jù)。

相比而言，第四步有更加廣泛意義上的網(wǎng)絡(luò)融合，它可以使WLAN用戶在進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同時(shí)獲得3G網(wǎng)絡(luò)分組交換域的相關(guān)服務(wù)，如IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）業(yè)務(wù)、定位業(yè)務(wù)、即時(shí)消息等，不但能滿足3G與WLAN網(wǎng)絡(luò)融合互通的基本需求，而且具有極大的市場前景。它能使3G用戶通過IP技術(shù)在人口密集區(qū)域獲得數(shù)據(jù)高傳輸率的同時(shí)，通過若干無線接入技術(shù)獲得3G網(wǎng)絡(luò)分組交換域的服務(wù)。這種集不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的服務(wù)可以為用戶提供更加廣泛的應(yīng)用，并可延伸至每一個(gè)普通用戶。因此第四步可以為未來的多媒體應(yīng)用提供一個(gè)通用的業(yè)務(wù)平臺，是一個(gè)較好的系統(tǒng)架構(gòu)選擇。

4.2第五步：CS域無縫切換

這一方式在第四步的基礎(chǔ)上又進(jìn)一步，允許從WLAN系統(tǒng)接入基于3G電路交換業(yè)務(wù)（即一般的語音呼叫），其目標(biāo)是在3G和WLAN無線接入技術(shù)上提供無縫業(yè)務(wù)連貫性，使用戶感覺不到任何明顯的不同。

5 結(jié)束語

3G與WLAN兩網(wǎng)融合，一方面能充分發(fā)揮WLAN本身固有的特性，在WLAN覆蓋的范圍內(nèi)，為用戶提供比3G更高的帶寬；另一方面3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍廣，將填充以往WLAN覆蓋范圍內(nèi)3G業(yè)務(wù)的發(fā)展，也可促進(jìn)WLAN業(yè)務(wù)的推廣，使二者互為補(bǔ)充、協(xié)調(diào)發(fā)展，為用戶帶來更好的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。